空气辅助雾化的细胞递送参数的优化

摘要

为实现生物墨水的高效率递送,构建了一种基于空气辅助雾化技术的细胞递送装置,并利用多种方法系统地测量了雾化特性,以及雾化参数对细胞活性的影响。根据粒径的Rosin-Rammler分布规律对雾化均匀度指数进行了定量评估;利用多帧图像叠加以及局部阈值二值化方法对雾化视频进行边界提取,分析雾化角;结合BM3D去噪算法与二值化算法精确定位雾滴位置,实现雾滴运动速度的精确测量。实验结果表明:雾化高度和射流流量均与雾滴粒径正相关;当辅助气体压力高于60 kPa时,会显著影响雾滴均匀度;通过射流流量和雾化高度的参数控制,雾化面积可实现50~1800 mm2的大宽幅调节;雾滴的运动速度受雾化高度影响较大,且在50 mm雾化高度下运动速度最大,均值可高达14 m/s;雾化高度和辅助空气流量均会显著影响HaCaT细胞活性,在50 mm雾化高度下细胞活化率低至64.01±0.86%(阴性对照组为92.98±3.21%),而在100 mm雾化高度下可高达90.24±0.73%;HaCaT细胞活性在喷涂后72小时内与未喷涂的保持一致。该雾化装置可用于生物墨水的高效率递送,为实现不同面积喷涂或细胞高活化率递送的雾化参数优化设计提供了指导。